【正文】 性，而且蒸汽動力電梯采用強(qiáng)制驅(qū)動方式，其卷筒的寬度限制了電梯行程的根數(shù)，所以從1870年到19世紀(jì)末逐步得到發(fā)展。1984年浙江大學(xué)流體與控制研究所與天津電梯研究所合作，成功研制出兩臺采用流量反饋電液比例控制的液壓電梯，性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并于1985年通過了浙江省鑒定。促使更多的資金投入研究，從而提高其性能，形成一種良性循環(huán)。(d)、牽引裝置，液壓缸的運(yùn)動，通過牽引裝置來牽引電梯轎廂的運(yùn)動。為了使轎廂下行，電器操縱的下行閥打開，靠轎廂重力及載荷使油液通過控制閥以一定的流量流回油箱，柱塞縮回到油缸中，從而實(shí)現(xiàn)轎廂下行，其加減速度與上行時(shí)基本相同[22]。3）、舒適性特別對于乘客液壓電梯，其舒適性的好壞至關(guān)重要。相同規(guī)格的液壓電梯要比曳引電梯的井道面積少12%。液壓電梯的動態(tài)速度模型隨著環(huán)境的變化會有所變化，增加了控制難度。目前國內(nèi)對此類液壓電梯的研制還比較少，而且研究水平還處在一個(gè)較低的水平。1為電梯轎廂 2為支承液壓缸圖11 液壓電梯結(jié)構(gòu)簡圖2）、電梯液壓系統(tǒng)的建模在完成液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和相關(guān)計(jì)算后，需要確立系統(tǒng)合適的控制策略，那么首先要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。綜合考慮，對電梯液壓系統(tǒng)加入了PID控制器，以減少液壓缸速度運(yùn)行的誤差。雙缸液壓電梯的結(jié)構(gòu)簡圖如圖21所示。當(dāng)有下行召喚信號出現(xiàn)時(shí),打開電控單向閥112,調(diào)節(jié)比例流量閥就能實(shí)現(xiàn)電梯的回油節(jié)流調(diào)速。液壓缸是液壓系統(tǒng)中最重要的執(zhí)行元件，它將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動。由于載人液壓電梯的速度不能有突變，其速度曲線必須是平滑連續(xù)的，所以需要伸縮液壓缸的各級是同步伸出的，如果逐級伸出，那么會導(dǎo)致轎廂速度突變，并產(chǎn)生較大的振動。 同步伸縮缸的參數(shù)計(jì)算在大多數(shù)電梯生產(chǎn)企業(yè)，他們的液壓電梯中的多級同步伸縮液壓缸大多形成型譜表，型譜表中規(guī)定了不同系列的三級同步伸縮液壓缸的各級活塞桿的外徑尺寸，有些還各級有缸頭尺寸，對本系統(tǒng)中同步液壓缸的設(shè)計(jì)有重要的參考價(jià)值。根據(jù)前面得到的方程組（24）可知：由基本參數(shù)可知： 解方程組得： 令 得到壁厚： 檢驗(yàn)之比： 將以上數(shù)據(jù)帶入方程組（22）得： 從以上計(jì)算可得各級參數(shù)值如下：知道了缸筒的內(nèi)徑、外徑，材料選用20無縫鋼管，可以計(jì)算各級缸筒的質(zhì)量，由于活塞的質(zhì)量對三級同步伸縮缸的影響是很小的，可以將缸筒作為一根長的圓筒質(zhì)量來計(jì)算，缸筒長度可取行程長度。密封摩擦力的大小，決定了液壓缸的機(jī)械效率。對于活塞桿的密封，活塞桿與端蓋處的密封采用MA39雙唇軸用Y形圈，該Y形圈帶小于45176。 液壓管路的設(shè)計(jì)管路在液壓系統(tǒng)中主要用來把各種元件及裝置連接起來傳輸能量，為保證系統(tǒng)工作可靠，管路及管接頭應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，良好的密封性，壓力損失要小，拆裝方便。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容積[19]。系統(tǒng)中過濾器需安裝在油箱頂部，過濾器公稱流量為650800L/min，過濾精度20，通徑50mm。其次根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定其工作參數(shù)，包括負(fù)載、行程、運(yùn)行速度等，并計(jì)算出液壓系統(tǒng)的工作壓力，再根據(jù)工作情況，確定液壓缸形式為同步伸縮缸，參照實(shí)際液壓電梯的型譜圖來計(jì)算缸的基本參數(shù)。所以在建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型時(shí)應(yīng)符合準(zhǔn)確、簡明、適應(yīng)的原則[21]。本文中要建立液壓電梯的液壓系統(tǒng)的模型，首先要根據(jù)具體工作情況建立整個(gè)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，電梯的運(yùn)行分為電梯上行和下行兩個(gè)階段具體分析，并建立相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后分別對每一個(gè)元件進(jìn)行分析建模，在得到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中每個(gè)元件的數(shù)學(xué)模型后，再結(jié)合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖總結(jié)得到整個(gè)工作系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型?！到y(tǒng)與油箱連接節(jié)點(diǎn)?！簤罕玫睦碚摿髁俊１壤髁块y可以看成是減壓閥和節(jié)流閥組合而成，那么其模型也可分開看。二是隨缸筒Ⅲ伸出位移的變化而變化的容腔容積，所以，可以表示成:再把代入上式中可得：②運(yùn)動方程該環(huán)一節(jié)分析缸筒Ⅲ的受力情況，受力圖如圖33， 圖33 液壓缸缸筒受力分析其中摩擦力計(jì)算如下：③將己知量帶入計(jì)算合成方程組為:化簡得：式中：—液壓缸的液壓腔3的壓力—液壓缸的液壓腔2的壓力—液壓缸的液壓腔1的壓力 —液壓缸的第Ⅲ級缸筒的相對速度 —缸筒Ⅲ與Ⅳ的距離 —輸入到液壓腔3的流量ⅢⅡ環(huán)節(jié)缸筒ⅢⅡ環(huán)節(jié)和上述的缸筒IVⅢ環(huán)節(jié)相似，那么可以用相同的方法獲得其模型如下：式中：—液壓缸的第Ⅱ級缸筒的相對速度 —缸筒Ⅲ與Ⅱ的距離Ⅱ柱塞Ⅰ環(huán)節(jié)缸筒Ⅱ柱塞Ⅰ環(huán)節(jié)和上述的缸筒缸筒ⅢⅡ環(huán)節(jié)相似，那么可以用相同的方法獲得其模型如下：式中：—液壓缸的柱塞的相對速度 —缸筒Ⅱ與柱塞Ⅰ的距離綜合以上各級缸筒和柱塞的模型，合成得到液壓缸的總的模型： 系統(tǒng)上行的模型根據(jù)以上對系統(tǒng)中各個(gè)元件的模型的分析，可以獲得系統(tǒng)在上行過程中的總體模型如下：和比例節(jié)流閥的通流直徑為整個(gè)系統(tǒng)的輸入。在進(jìn)行建模時(shí)先對液壓系統(tǒng)進(jìn)行功能分析和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析，畫出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，然后根據(jù)各元件在系統(tǒng)中的功能和作用建立各個(gè)液壓元件的子模型，按照各元件之間的拓?fù)潢P(guān)系圖，將他們合成為整個(gè)液壓大系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。（4）通過Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼 。與傳統(tǒng)的仿真軟件相比，Simulink具有更直觀、方便、便于推廣和擴(kuò)展的特點(diǎn)[27]。這個(gè)子系統(tǒng)的輸入為、輸出為。圖411 各級液壓缸的速度放大曲線 電梯上行液壓缸的位移仿真曲線電梯在運(yùn)動過程中，各級缸筒的位移曲線是直接反應(yīng)電梯移動的曲線，可以從曲線中看出電梯運(yùn)行的平穩(wěn)性和誤差，從而可以更方便對電梯進(jìn)行調(diào)整。但是對曲線放大來看如圖411，速度的振動較大，還不夠平穩(wěn)，這樣不利用電梯的平穩(wěn)運(yùn)行。此系統(tǒng)輸入為和比例流量閥的通流直徑，輸出為。（10）模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯(cuò)誤。（2）交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖 。 Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。液壓缸的模型：液壓橋的模型：那么，液壓橋的模型可以簡化成：比例流量閥的模型。在液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥可看成一個(gè)阻尼器，建立模型過程中可以把節(jié)流閥看成一個(gè)簡單的線性液阻，其模型如下：式中：—通過比例節(jié)流閥的流量 —比例節(jié)流閥的液阻 —比例節(jié)流閥的液導(dǎo)，、—比例節(jié)流閥的進(jìn)出口壓力那么，其模型如下：其另外一個(gè)單向閥的模型為：其中：、—比例節(jié)流閥的進(jìn)出口壓力 液控單向閥的模型在液壓大系統(tǒng)中若忽略液動力、庫侖摩擦、粘性阻尼和閥心重力的影響，可將液控單向閥的流量方程進(jìn)行簡化，得到如下模型：式中：—液控單向閥綜合流量系數(shù)，,為液體的雷諾數(shù)，此處取管道的雷諾數(shù)位1500。由于工作負(fù)載的變化很難避免，在對執(zhí)行元件速度穩(wěn)定性要求較高的場合，需要采用比例流量閥來進(jìn)行節(jié)流調(diào)速。那么，可以得到電梯上行液壓系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖：圖32 電梯液壓系統(tǒng)的上行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖根據(jù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，我們可以依次建立各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。、—電控單向閥，無電信號輸入時(shí)為一個(gè)普通單向閥，有電信號輸入，反向通流。在構(gòu)成液壓大系統(tǒng)模型時(shí)采用的是拓?fù)浼夹g(shù)，拓?fù)浼夹g(shù)是指建模過程中將大系統(tǒng)分割成子系統(tǒng)進(jìn)行建模，并利用子系統(tǒng)模型組成大系統(tǒng)的技術(shù)[35]。建立液壓系統(tǒng)模型的目的是為了便于用軟件進(jìn)行數(shù)字仿真，通過仿真研究了解液壓系統(tǒng)的動態(tài)性能，為改進(jìn)和完善系統(tǒng)性能提供必要的理論依據(jù)。系統(tǒng)中的比例流量閥采用先導(dǎo)式比例流量閥，采用型號為RPCE3型先導(dǎo)式比例流量閥。對中高壓或高壓大功率系統(tǒng)。油箱體積大時(shí)散熱效果好，但用油多，成本高。由負(fù)載端計(jì)算：第一級活塞：第二級活塞：第三級活塞：所以可以知道驅(qū)動液壓泵需要選用的電動機(jī)。對于活塞的密封，活塞的密封選用K03組合式孔用密封圈，它是由一個(gè)密封環(huán)、兩個(gè)擋環(huán)和兩個(gè)導(dǎo)向環(huán)組成的五件套組合式密封[17]。密封件的合理選用對液壓缸有很重要的意義。表21 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算型譜表3555756510040609072115507510090135638512010516075105140130190851251701502301001502101802801251702402103201502002802502503801實(shí)際設(shè)計(jì)的三級同步伸縮液壓缸時(shí)，綜合考慮實(shí)際情況并參考三菱電梯的相關(guān)參數(shù)，取如下參數(shù)為同步伸縮缸的實(shí)際尺寸。單向閥的開啟壓力應(yīng)設(shè)計(jì)成低于第三級活塞密封件的總靜摩擦力折算的當(dāng)量壓力。 同步伸縮液壓缸的工作原理液壓缸是這個(gè)液壓系統(tǒng)中的重要執(zhí)行元件，由于液壓電梯的重載和穩(wěn)定運(yùn)行的特性，則需要根據(jù)具體情況來設(shè)計(jì)液壓缸。手動下降閥15又叫應(yīng)急閥,當(dāng)電網(wǎng)突然斷電或液壓系統(tǒng)因故障無法運(yùn)行時(shí),操縱手動下降閥就可使電梯以安全低速()下降[26]。系統(tǒng)的安全工作壓力為溢流閥的調(diào)定壓力。對于這些大載重量電梯, 宜采用對稱布置的雙缸直頂支承方式, 可使轎廂處于相當(dāng)平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)[16]。在對系統(tǒng)仿真過程中，對系統(tǒng)輸入了階躍的流量信號和一個(gè)調(diào)速信號，系統(tǒng)輸出為液壓缸的速度、壓力和位移曲線。 本論文的研究內(nèi)容1）、電梯液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在以前的液壓電梯系統(tǒng)中，很多都采用單缸支承，由于重載液壓電梯的轎廂尺寸一般較大, 綜合結(jié)構(gòu)剛度較差，這種支承方式偏載較大時(shí)會嚴(yán)重影響電梯的運(yùn)行平衡性, 加劇導(dǎo)軌的磨損。在一些特殊的使用場合, 如汽車梯、船用平臺等, 由于液壓電梯具有功率重量比大、設(shè)置安裝靈活的優(yōu)點(diǎn), 尤其適用。盡管液壓電梯電機(jī)只在上行時(shí)工作，但其能量消耗至少為同等曳引電梯的2倍左右。3）、井道利用率高。液壓電梯除了要滿足這些要求外，在電梯性能方面，也需要滿足以下幾項(xiàng)指標(biāo)：1）、安全可靠性、穩(wěn)定性液壓電梯作為一種載人的交通工具，安全性要求十分重要，電梯要求故障率小，應(yīng)急設(shè)施齊全，在任何正常工況(負(fù)載變化、油溫變化、電網(wǎng)擾動)下，均能按要求的運(yùn)行曲線反復(fù)保持可靠地運(yùn)行，不得有漏油現(xiàn)象。當(dāng)轎廂接近所選層站時(shí)，液壓電梯捕捉到井道中的減速信號，通過控制系統(tǒng)進(jìn)入油缸的油液減少，使轎廂以平層速度運(yùn)行。 (b)、控制閥，它是由多種閥組合而成的控制閥塊，控制液壓油的流向、速度及加減速度，從而使轎廂達(dá)到良好的運(yùn)行性能。對于辦公樓、圖書館、醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)樓、地下工程等建筑中使用的電梯，這類電梯雖然己有少量定貨，但還有待于進(jìn)一步開發(fā)。但這并不意味著液壓電梯將被淘汰，高性價(jià)比使其還會繼續(xù)發(fā)展，在重載場合，它仍具有廣闊的市場。隨后在1876年巴黎萬國博覽會上展出了水壓間接式的液壓電梯，它利用公用水管極高的水壓推動液壓缸的柱塞頂升轎廂，下降時(shí)靠泄流[1]。 Dynamic Simulation。雙缸直頂式。液壓電梯是集機(jī)、電、液一體化的產(chǎn)品，是由多個(gè)相互獨(dú)立又相互協(xié)調(diào)配合的單元構(gòu)成，對液壓電梯的開發(fā)研究涉及機(jī)械、液壓及自動控制等多個(gè)領(lǐng)域。 （3）、建立電梯液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。系統(tǒng)仿真技術(shù)是近20年來發(fā)展的一門新興技術(shù)學(xué)科，它是利用系統(tǒng)模型對真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究的過程。 （6）、撰寫畢業(yè)論文。最后結(jié)合實(shí)際的情況和一些具體的產(chǎn)品，對液壓元件的型號和尺寸的進(jìn)行了確定。PID控制AbstractHydraulic Elevator is an important vertical transport in a modern society .Because of it has the advantages of engine room setting flexible, requiring a lower level of the well’s structural strength, smooth operation, large load, and Low failure rate Etc, it is already applied very mon in the lowrise buildings at home or abroad. Hydraulic Elevator is the products of integration mechanical, electrical, fluid, it is posed of number of independent each other and mutual cooperation modules, The research and development for hydraulic elevator related to mechanical, hydraulic an